造成GIS內部發(fā)生局部放電的原因是多方面的，GIS問(wèn)世以來(lái)40多年的運行經(jīng)驗表明，絕緣故障一直是影響其長(cháng)期可靠性的重要因素之一。國內外都出過(guò)大的GIS閃絡(luò )和擊穿事故，例如，韶關(guān)和溪電站110kV GIS在絕緣試驗時(shí)由45mm長(cháng)螺釘掉在盆式絕緣子上造成擊穿；江門(mén)220kV GIS由于絕緣子的臟污造成擊穿；沙角電廠(chǎng)在安裝GIS時(shí)留下尖毛刺而引起擊穿；大亞灣400kV GIS在絕緣試驗后發(fā)現在變壓器與母線(xiàn)連接處的絕緣子有明顯的漏電痕跡。這些都說(shuō)明了對GIS進(jìn)行絕緣檢測是十分必要。表1-1給出了CIGRE在1998年統計的自1967年到1992年歐洲及北美部分地區投入運行的不同電壓等級GIS絕緣故障情況。

GIS絕緣故障率統計

從故障率來(lái)看，超過(guò)了GIS絕緣配合所限定的0.1次/（百間隔·年）的指標，且隨著(zhù)電壓等級的增高，故障率增大。引發(fā)絕緣故障的缺陷類(lèi)型及故障的平均分布如圖所示。

GIS內部不同缺陷類(lèi)型引起絕緣故障率統計結果

GIS內部影響絕緣介質(zhì)性能的缺陷主要有：嚴重的安裝錯誤、導體之間接觸不良、高壓導體突出物、固定微粒、絕緣子缺陷、蒸氣等，見(jiàn)圖1-40自由導電微粒、SF6氣體混有水蒸汽等，見(jiàn)下圖。

GIS內常見(jiàn)的缺陷種類(lèi)

下面對上述幾類(lèi)缺陷分別分析：

（1）微粒及異物

在GIS設備制造生產(chǎn)、運輸、安裝、使用過(guò)程中不可避免的金屬粉末、片狀或大尺寸固體顆?；煸跉怏w中。其中危害大也是為常見(jiàn)的缺陷是自由導電顆粒。它們在外電場(chǎng)的作用下感應電荷以獲得足夠的電場(chǎng)能量，并在電場(chǎng)力的作用下跳動(dòng)、位移。如果獲得的能量足夠大，微?？赡茉竭^(guò)外殼和高壓導體的間隙移動(dòng)到有損絕緣的地方。導電微粒接近而未接觸到高壓導體時(shí)容易產(chǎn)生局部放電（partial discharge, PD）現象。同時(shí)，導電微粒在位移過(guò)程中和附著(zhù)在絕緣子表面時(shí)也會(huì )產(chǎn)生PD現象。

（2）固定金屬突出物

固定金屬突出物的產(chǎn)生是因為加工不良、機械破壞、安裝時(shí)相互碰撞、掛擦，其存在通常有兩種情況：金屬突起毛刺和金屬微粒附著(zhù)在固體絕緣表面，在突出部分很容易形成高場(chǎng)強區。穩態(tài)時(shí)易產(chǎn)生相對穩定的電暈，但在諸如雷擊過(guò)電壓或操作過(guò)電壓等快速暫態(tài)過(guò)電壓下，往往會(huì )引發(fā)故障。

某些顆粒起初并不存在，而是在運行一段時(shí)間后出現，在機械振動(dòng)和操作過(guò)電壓引起的靜電力下，有輕微位移，并向絕緣危害的方向發(fā)展。還有一些長(cháng)期固定在絕緣子表面，作為固定金屬顆粒粘在絕緣表面，并不在電場(chǎng)力作用下移動(dòng)到低場(chǎng)強區域，在絕緣子表面形成表面電荷聚集，加大了故障的可能性。這些微粒的危害相當于金屬突出物。

（3）懸浮電位體

在GIS內部用來(lái)改善絕緣易擊穿部位電場(chǎng)分布的屏蔽電極與高壓導體或接地導體間電氣連接部件有著(zhù)廣泛的應用。但這些連接部件隨著(zhù)開(kāi)關(guān)電器操作產(chǎn)生的機械振動(dòng)也會(huì )隨之位移或隨運行時(shí)間推移而老化，從而產(chǎn)生浮動(dòng)電位。同時(shí)，內部的不良接觸又會(huì )因為靜電力引起的機械振動(dòng)會(huì )進(jìn)一步加劇接觸不良，從而出現電極電位浮動(dòng)。浮動(dòng)電位體所產(chǎn)生的局部放電會(huì )伴有較強的電磁輻射和超聲波，還會(huì )形成腐蝕性分解物和微粒，這些都會(huì )加速GIS內部絕緣惡化，污染附件的絕緣表面直至造成絕緣故障。

（4）絕緣子缺陷

絕緣子缺陷通常有內部和外部?jì)煞N表現形式。內部缺陷通常很小，通常是在制造過(guò)程中形成，難以發(fā)現和檢測；外部表面缺陷是由其他絕緣缺陷類(lèi)型引起的，如PD產(chǎn)生的分解物、絕緣氣體中混入的水蒸氣對固體絕緣表面的破壞、自由導電顆粒等。

（5）SF6氣體混有水蒸氣

實(shí)驗實(shí)測表明，GIS內部SFb氣體摻入其他少量其他絕緣性能良好的氣體(如N2等)有利于提高SF6氣體絕緣性能，然而一旦混入水蒸氣，其絕緣性能將會(huì )急劇惡化。溫度下降時(shí)，GIS內部的雜質(zhì)就混合在水蒸氣產(chǎn)生的凝露中，附著(zhù)在固體絕緣材料表面，影響其表面的導電性，惡化絕緣性能。

除了上述五種絕緣缺陷類(lèi)型外，在GIS設備生產(chǎn)、制造、運輸、裝配的各個(gè)環(huán)節都有可能出現疏漏，而在交接實(shí)驗時(shí)山?jīng)]有被檢測出來(lái)，從而對今后GIS設備的運行埋下隱患。